۲

۳

۴

معاون پژوهشی
دانشگاه آزاد اسلامی
واحد بندرعباس
چکیده:
درسالیان اخیردو تحول بزرگ درسیستم­های قدرت رخ‌داده است. یکی از این تغییرات مربوط به تجدید ساختار صنعت برق و تبدیل محیط متمرکز سنتی به یک محیط غیرمتمرکز می­باشد. تحول دیگردر زمینهٔگسترش استفاده از منابع تولیدپراکنده بخصوص منابع تجدیدپذیردرصنعت برق هست. نکته مهم اینکه در محیط رقابتی بدون اتخاذ راه­کارهای مناسب، سرمایه ­گذاران بر روی این منابع سرمایه ­گذاری نخواهند کرد. دلیل عمده این مسئله وجود عدم قطعیت زیاد در توان تولیدی منابع تجدیدپذیر، هزینه سرمایه ­گذاری بالای این منابع و همچنین عدم قطعیت در سیاست­های حمایتی از این منابع می­باشد. در این پایان نامه، بهره ­برداری همزمان از منابع تولیدپراکنده تجدیدپذیر در کنار ذخیره­سازهای انرژی و با در نظر گرفته راه­کارهای مدیریت مصرف انجام شده است.ذخیره­سازها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه یکی از انواع ذخیره­سازهایی هستند که طی سالیان اخیر در مطالعات سیستم قدرت رقابتی و شبکه ­های هوشمند قدرت به‌وفور از آن­ها صحبت شده و کارهای متنوعی در این زمینه صورت گرفته است. در این پایان نامه نیز تأثیر این منابع یعنی خودروهای برقده در نظر گرفته شده است. به‌طورکلی خودروهای الکتریکی با قابلیت اتصال به شبکه خودروهایی هستند که قابلیت اتصال به شبکه‌ی قدرت در نقاط تعریف‌ شده معینی را دارا هستند و از این طریق می‌توانند در تبادل توان الکتریکی با شبکه‌ی قدرت شرکت نمایند. زیرساخت‌های فنی و مخابرات لازم به‌منظور بهره‌برداری بهینه از این خودروها می‌بایست فراهم باشد. این خودروها دارای این قابلیت هستند که در بعضی از ساعات شارژ و در ساعاتی دشارژ گردند. بنابراین این خودروها می­توانند در یک بازی همکارانه در کنار منابع بادی مورد بهره ­برداری قرار گیرند. علاوه بر این و با توجه به اینکه در سیستم قدرت هوشمند، علاوه بر منابع سمت تولید، منابع سمت مصرف نیز این قابلیت را دارند که در بازار برق شرکت کرده و در تسویه قیمت بازار سهیم باشند، لذا در این پایان نامه نیز تأثیر راه­کارهای مدیریت مصرف نیز در نظر گرفته‌شده است. برای اجرایی کردن این راه­کار بار مشترکین به‌صورت الاستیک در نظر گرفته‌شده و بار تابعی خطی از قیمت برق می­باشد.

واژه­ های کلیدی: منابع تولیدپراکنده بادی، برنامه­ ریزی بهره ­برداری، خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه، راه­کارهای مدیریت مصرف
فصل اول
مقدمه
۱-۱-کلیات
هدف اصلی مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری در ساختار سنتی مدیریت صنعت برق، کمینه کردن
هزینه­ های برنامه­ ریزی و بهره ­برداری با در نظر گرفتن سطح تعریف‌شده‌ای از پایایی بود.در محیط­های سنتی دارای ساختار متمرکز، بیشتر مدل­های برنامه­ ریزی بهره ­برداری بلندمدت بر اساس روش­های بهینه­سازی یا روش­های تحلیل ریسک trade-offچند معیاره بوده است. این روش­ها، روش­های مفید و مناسبی بودند؛ چراکه برنامه­ ریزی به‌صورتمتمرکز و با عدم قطعیت­های کمتری صورت می­گرفت[۱و۲]. تنها عدم قطعیت­هایی که وجود داشت مربوط به قیمت­های سوخت، شرایط بار و تولیدات برخی از منابع تولید از قبیل نیروگاه­های آبی بود. اما آنچه باعث شد تا اکثر کشورهای دنیا به بازنگری در تئوری­های انحصار طبیعی صنعت برق متمایل شوند، بحران­های نفتی دهه ۷۰ بود[۳].
پس‌ازآن دولت­ها با این واقعیت انکارناپذیر مواجه شدند که انحصار صنعت برق در دست دولت، منابع مالی را برای سرمایه‌گذاری در زیرساخت­ها برای پاسخگویی به رشد مصرف انرژی الکتریکی با مشکل مواجه می‌سازد.
تجدید ساختار در صنعت برق علاوه بر تغییر در اهداف و محدودیت­های حاکم بر بهره‌برداری سیستم قدرت، برنامه‌ریزی بهره ­برداری را نیز متحول ساخته است[۱۰-۴]. به‌طوری‌که تولیدکنندگان برق و سرمایه ­گذاران بخش­های خصوصی برای ورود به بازارهای رقابتی باید استراتژی­ های خود را برمبنای ملاحظات اقتصادی و زیست‌محیطی بالحاظ عدم قطعیت­های فراوانی که در سیستم اقتصادی حاکم است، تدوین نمایند.در این ساختار، روش­های مربوط به برنامه­ ریزی سنتی دیگر جوابگو بودند، چراکه بازیگران تصمیمات مربوط به سرمایه ­گذاری خود را در یک محیط بی­ثبات^[۱] می­گرفتند[۱۲-۱۱]. در مورد تحولات صورت گرفته در سیستم قدرت و ورود به عرصه رقابتی می­توان به دو عامل و محرک اصلی اشاره کرد؛ یکی گرایش به کارآیی هزینه و تأکید بیشتر به ایجاد فضای رقابتی و دیگری آگاهی جامعه و دولت از پیامدهای زیست­محیطی ناشی از افزایش مصرف انرژی در جهان می­باشد. افزایش نگرانی­های زیست­محیطی نیز به وضع مقرراتی به‌منظور کنترل آلودگی­های ناشی از تولید برق توسط نیروگاه­ها منجر شده است. فراهم نمودن زمینه برای تجارت مجوز تولید برق توسط انرژی­های تجدیدپذیر و مالیات بر آلودگی نمونه­هایی از این مقررات به شمار می­آیند. درحالی‌که محرک اول که تأکید بیشتری به ایجاد فضای رقابتی در بازار دارد و باعث پیچیده­تر شدن مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری می­گردد، محرک دوم یعنی نگرانی­های زیست­محیطی نیز مقررات دیگری را به سیستم اضافه نموده است که خود می ­تواند منجر به افزایش عدم قطعیت‌ها در مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری تولید گردد[۱۳].
از یک نقطه‌نظر دیگر می­توان گفت که مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری از دو دیدگاه قابل‌بررسی است. از نگاه قانون‌گذار سیستم، که مهم­ترین مأموریت آن برقراری بازاری پایدار در بلندمدت است. به این منظور، ضمن هدف‌گذاری در شاخص­ های مهم پایداری بازار، برنامه‌ریزی بهره ­برداری باهدف بهینه­سازی رفاه اجتماعی، قابلیت اطمینان مطلوب، در نظر گرفتن مسائل و مباحث زیست‌محیطی و وضع مقررات حمایتی و تشویقی برای سرمایه‌گذاری در این بخش و راهنمایی شرکت­های تولید برای توسعه توسط قانون‌گذار ضروری است. بعلاوه، باوجود عدم قطعیت­های متنوع و هزینه بالای سرمایه‌گذاری و غیرقابل‌بازگشت بودن تصمیم‌گیری در این حوزه، باید از رویکردها و چارچوب­های معتبری استفاده گردد تا دستیابی به اهداف بلندمدت و میان­مدت را در کنترل سیستم قدرت و بازار برق محقق نماید[۱۲].
از طرف دیگر چنانچه بحث برنامه­ ریزی بهره ­برداری از نگاه سرمایه‌گذاران مورد بررسی قرار گیرد، ملاحظه می‌شود که سرمایه ­گذاران همانند تمام سازمان­ها برای بقای خود در بازار باید برنامه­ ریزی بهینه­ای را در میان­مدت و بلندمدت در دستور کار خود قرار دهند. برخورداری از سهم بازار و ترکیب بهینه فناوری‌های تولید تحت مالکیت از مهم­ترین اهداف کلان شرکت­های تولید در بازارهای برق به شمار می‌روند. در بحث برنامه­ ریزی بهره ­برداری در محیط رقابتی که در این پایان نامه مدنظر است، چند نکته بسیار مهم وجود دارد:

• در نظر گرفتن انواع مختلف منابع

• توافق بین معیارهایی که با هم تداخل دارند و سازگار نیستند.

• تأثیر دادن انواع مختلف عوامل عدم قطعیت

• پیش ­بینی شرایط آینده از طریق یک روش مؤثر

در نظر گرفتن یک فرایند برنامه­ ریزی که عدم­قطعیت­ها را نیز به­حساب آورد، جهت برنامه­ ریزی بهره ­برداری از منابع بسیار ضروری است. در مورد تنوع منابع نیز در این پایان نامه منابع سنتی در کنار منابع بادی، ذخیره­سازهای انرژی در کنار اجرای راه­کارهای مدیریت مصرف مدنظر می­باشد.
به این منظور لازم است شرکت­های تولید برنامه­ ریزی بهره ­برداری را براساس دستیابی به اهداف میان­مدت و بلندمدت، انجام دهند. باوجود محدودیت­ها و عدم قطعیت­های زیادی که شرکت­های تولید در کوتاه­مدت و بلندمدت با آن‌ها مواجه‌اند، ارائه چارچوب­ها و روش­های توانمند برای برنامه‌ریزی بهره ­برداری از نیازهای ضروری سیستم قدرت می­باشد.
عدم قطعیت­های بار پیش‌بینی‌شده، بهای سوخت واحدهای تولیدی و عدم قطعیت استراتژیک رقبا ازجمله موارد مهمی هستند که بازیگران در برنامه­ ریزی بهره ­برداری با آن‌ها مواجه‌اند. همان­طور که بیان شد، عدم قطعیت استراتژیک بازیگران از اهمیت زیادی برخوردار می­باشد؛ چراکه نوسانات قیمت ناشی از رفتار استراتژیک بازیگران بازار در میان­مدت تأثیرقابل‌توجهی بر سودهای عملیاتی این شرکت­ها دارد. لذا ضروری است از روش­های مناسبی برای مدل­سازی این عدم قطعیت­ها در برنامه‌ریزی بهره ­برداری استفاده گردد.
در این پایان نامه که هدف برنامه­ ریزی بهره ­برداری منابع تولید پراکنده، ذخیره­سازها و راهکارهای مدیریت مصرف در محیط رقابتی می­باشد، باید منابعی در نظر گرفته شوند که ضمن اینکه تکنولوژی نوین و به­روزی در سیستم قدرت هستند، مباحث جالبی را از لحاظ آکادمیک و علمی ایجاد کنند. یکی از این منابع، منابع تجدیدپذیر می­باشد که در بین منابع تجدیدپذیر نیز منابع بادی ازنظر رشد تکنولوژی و قابل رقابت بودن با منابع سنتی از اهمیت بیشتری برخوردار می­باشد. با در نظر گرفتن منابع بادی به خاطر اهمیت مسائل زیست­محیطی و با توجه به عدم قطعیت در تولید این منابع و فقدان سیاست­های حمایتی جامع، ریسک مسئله برنامه­ ریزی بهره ­برداری افزایش می­یابد. بدین منظور در کنار این منابع از ذخیره­سازهای انرژی نیز استفاده شده است. خودروهای برقده قابل اتصال به شبکه یکی از انواع ذخیره­سازهایی هستند که طی سالیان اخیر در مطالعات سیستم قدرت رقابتی و شبکه ­های هوشمند قدرت به‌وفور از آن­ها صحبت شده و کارهای متنوعی در این زمینه صورت گرفته است.